纳米镍与骨架镍催化性能比较：活性与稳定性研究

纳米镍与骨架镍催化性能比较：活性与稳定性研究

(中国)纳米镍与骨架镍催化性能比较陈日志 (南京工业大学化工学院，江苏省材料化学工程重点实验室，江苏南京，安徽蚌埠) 关键词 纳米镍 骨架镍 催化活性 催化稳定性 中图分类号 文献标识码 文章号 (2003)) calCo. ).

...骨架镍是一种典型的加氢催化剂，骨架镍催化剂具有价格低廉等优势，但是研究发现，骨架镍与骨架镍催化剂相比，催化选择性较低。本文以对硝基苯酚催化加氢为模型反应，比较纳米镍与骨架镍的催化活性和稳定性，采用一系列表征技术，分析催化剂使用前后物理性质的变化，试图解释两种催化剂催化性能的差异。同时也希望为工业上用纳米镍代替骨架镍催化剂提供一些依据。实验部分111主要原料与试剂主要原料乙醇（工业级）08收到初稿20收到修改稿。联系人：nping博士。

研究快报纳米镍与骨架镍催化性能对比705纳米镍(产品)骨架镍(提供)112催化剂表征采用全自动粒度分析仪测定催化剂的粒度。0利用BET方程分析数据得到催化剂的比表面积。同时利用BJ法分析数据得到催化剂的孔分布。113加氢实验在高压反应器中进行加氢反应。 基本反应条件为反应温度（102、反应压力（）MPa，采用无机膜过滤技术回收催化剂，继续用于下一步反应，最后采用常规氨基分析方法分析产品中对氨基苯酚的含量。本实验以单位时间每单位催化剂质量所消耗的氢气量来表示反应速率，给出了两种不同催化剂的催化活性与催化剂循环使用次数的关系。在同样的实验条件下，纳米镍的反应氢耗速率明显高于工业上常用的骨架镍催化剂，新鲜纳米镍催化剂的反应氢耗速率约为，相同量的新鲜骨架镍催化剂为。两种不同催化剂作用下反应90min后产物对氨基苯酚收率与催化剂循环使用次数的关系。当采用纳米镍为催化剂时，反应90min后目标产物收率可达70%以上。 这些实验结果表明纳米镍的催化活性远高于骨架镍。

为了解释这一实验结果，本文对两种催化剂的比表面积进行了表征。新鲜纳米镍43158，新鲜骨架镍71118由于孔隙数量较多。从图中可以看出，虽然骨架镍样品中存在大量孔隙，但BET比表面积数据表明新鲜骨架镍的比表面积大于新鲜纳米镍。从这个角度可以认为比表面积并不是决定镍催化活性的唯一因素，表面结构等因素对镍催化活性的影响还有待进一步研究。另外，经过12次连续催化加氢后，纳米镍的催化活性仅下降到新鲜纳米镍的4516倍。在连续使用1811次后，新鲜催化剂的催化活性有所下降。这一实验结果表明两种催化剂在多次循环使用后催化活性均有所下降，说明纳米镍的催化稳定性优于骨架镍催化剂。 为了解释这些实验现象，本文对新鲜和多次循环使用催化剂的粒径和孔容进行了表征。可以看出，经过12次循环后，纳米镍的粒径约为新鲜纳米镍的1:12。这说明纳米镍在反应过程中会发生团聚。这可能是因为骨架镍催化剂的粒径相对较大，不易团聚。纳米镍在多次循环后孔容有所增大。这可能是因为纳米颗粒在反应过程中发生了聚集，产生了一些孔隙。这可能是由于大分子有机物堵塞了催化剂中的一些微孔造成的。

可以认为纳米镍的团聚会导致催化活性的下降，骨架镍催化剂中部分微孔被反应物或产物堵塞是其失活的原因之一，其他因素如表面性质的变化等对镍催化活性有影响，有待进一步证实。纳米镍的催化活性和稳定性优于骨架镍催化剂，在对硝基苯酚催化加氢制备对氨基苯酚的过程中采用纳米镍作为催化剂，可以大大提高催化剂的效率。